Investigadors de tres centres barcelonins han desenvolupat un implant basat en el grafè que detecta activitat cerebral a freqüències extremadament baixes, una tecnologia que podria permetre un coneixement més profund del cervell i, especialment, de l'epilèpsia.
El prototip s'ha desenvolupat a l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) i a l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), un centre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) i del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), i s'ha adaptat per a la lectura de senyals cerebrals en col·laboració amb l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), segons van informar ahir els responsables en un comunicat. Publicada a Nature Materials, aquesta nova tecnologia podria permetre un coneixement més profund del cervell i facilitar l'arribada d'una nova generació d'interfícies cervell-ordinador.
La comunitat investigadora ha usat durant dècades guies d'elèctrodes per detectar l'activitat elèctrica al cervell, mapant l'activitat de diferents regions de l'òrgan per conèixer els seus senyals quan tot funciona correctament, així com quan alguna cosa està fallant.
Malgrat això, aquests elèctrodes només detecten l'activitat per damunt de cert llindar de freqüència mentre la nova tecnologia desenvolupada a Barcelona, basada en transistors que amplifiquen els senyals del cervell, supera la limitació tècnica dels elèctrodes i fa accessible la informació que es troba per sota dels 0,1 hertzs (Hz), al mateix temps que facilita el disseny de futures interfícies cervell-ordinador. A més, l'ús de grafè significa que l'implant resultant pot incorporar molts més punts de detecció que una guia d'elèctrodes estàndard. També és prou prima i flexible per a poder aplicar-se sobre grans àrees del còrtex sense produir rebuig o interferir en el funcionament normal del cervell.
El resultat és un mapat de l'activitat cerebral de baixa freqüència on es troba informació crucial sobre diferents situacions que tenen lloc al cervell, com per exemple, l'inici i progressió d'un atac epilèptic.
El professor Matthew Walker, de la University College London i especialista mundial en epilèpsia clínica, afirma que aquesta tecnologia té el potencial per canviar la forma en la qual es mesura i visualitza l'activitat elèctrica del cervell, segons indiquen els citats centres d'investigació en el comunicat. Els investigadors consideren que les seves aplicacions futures oferiran una entesa sense precedents sobre on i com comencen i acaben els atacs, possibilitant nous acostaments al diagnòstic i tractament de l'epilèpsia. Més enllà de l'epilèpsia, el precís mapat i interacció amb el cervell té d'altres aplicacions interessants.
Projecte «BrainCom»
Gràcies a la capacitat de crear una matriu amb un gran nombre de punts de detecció mitjançant l'anomenada estratègia de multiplexat, alguns dels autors del present treball estan adaptant també la tecnologia per restablir la capacitat de parlar i comunicar-se en el marc del projecte europeu BrainCom.
Coordinat des de l'ICN2, aquest projecte aportarà, segons els seus investigadors, una nova generació d'interfícies cervell-ordinador capaces d'explorar i reparar funcions cognitives complexes, com les pèrdues de la parla causades per lesions cerebrals o de la medul·la espinal (afàsia). L'investigador de l'IMB-CNM i CSIC, Eduard Masvidal Codina, és el primer autor de la investigació que ha estat liderada pel doctor Anton Guimerà Brunet, mentre que el professor de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA) Jose A. Garrido, ha estat l'encarregat de dirigir els esforços de l'ICN2.
Els microtransistors de grafè s'han adaptat per a la lectura de senyals cerebrals i s'han testat en viu a l'IDIBAPS, sota la supervisió de la professora ICREA Mavi Sánchez-Vives. La tècnica d'imatge ha estat desenvolupada en col·laboració amb l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), centre del BIST, pel professor ICREA Turgut Durduran. L'estudi conjunt ha estat cofinançat pel Graphene Flagship i el projecte BrainCom.
